第六章-2.汽轮机转动部分结构

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五、盘车装置
具有链轮—涡轮—蜗杆的电动盘车装置
由电动机、传动轮系、 操纵杆及连锁装置等 组成。
电动机通过链轮链条、 涡轮蜗杆及几级齿轮 传动减速后带动转子 旋转。
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五、盘车装置
盘车投入时间要求 汽轮机冲转前，要投入盘车装置（因为有轴封供汽）； 再热机组旁路系统投入前，应投入盘车装置（因为低压缸 的受热）； 停机后，要投入盘车装置； 盘车投入时，油系统必须先投入。
冷却部位：高压转子（调节级区域）和中压转子进汽部分表面 冷却工质：温度较低的蒸汽
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一、转子
高压转子（调节级区域）表面的冷却
蒸汽来源：第一级喷嘴后和调节级后的部分蒸汽。
冷却蒸汽流动过程：喷嘴后的部分蒸汽，在压差作用下通过 动静之间的间隙，经过喷嘴室内圈上的孔径降低喷嘴室内圈 的温度（第一次冷却），然后进入压力级；调节级后的部分
加快汽缸内的热交换，减小上、下缸之间及转子内部温差，缩 短机组启停时间，并可以在轴承内较好的建立起油膜，保护轴 瓦和轴径。 （2）按结构特点分：具有螺旋轴的电动盘车、具有摆动齿轮的 电动盘车和具有链条-蜗轮蜗杆的电动盘车。
对盘车装置的要求 既能盘动转子，又能在汽轮机转子冲转后转速高于盘车转速
时自动脱开，并使盘车装置停止转动。 51
冷却蒸汽流动过程：通 过中压平衡活塞持环与 中压转子表面之间的间 隙和叶片根部的槽沟。
去向：在中压第一级的 喷嘴后和动叶根部完全 混合。
再热蒸汽进口区域内转子的冷却 17
二、叶轮
组成：由轮缘、轮面和轮毂组成。
轮缘——轮盘的外缘安装工作叶片 轮毂——与轴相连接部分 轮辐——连接轮缘和轮毂部分
作用:(主要用于冲动式汽轮机)用 来安装动叶片并将动叶片上的转 矩传递给主轴。
冲动式汽轮机转子——轮式结构 反动式汽轮机转子——鼓式结构。
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一、转子
轮式转子主轴上装有叶轮，动叶片安装在叶轮上 冲动式
鼓式转子没有叶轮或有叶轮径向尺寸也很小，动叶片安装在转
鼓上，可缩短轴向长度和减小轴向推力
反动式
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一、转子
1、整煅转子
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一、转子
整煅转子优点： 应用_早期主要是高压转子，现在都可采用 整锻转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件与主轴是由一个整 体锻件加工而成； 无热套部件，对启动和变负荷的适应性较强； 工作时叶轮与主轴不会产生松动现象； 结构紧凑，装配零件少，轴向尺寸相对较短（没有连接短轴， 叶轮无轮毂），安装维护节省工时； 与套装转子相比，可以在较小的内孔应力下获得较好的刚性；
蒸汽通过调节级叶轮上 的斜孔（该斜孔具有离 心泵的作用）并流过高 温区转子表面（第二次 冷却），然后进入压力 级。
去向：第一压力级前。
主蒸汽进口处的高温区段内转子的冷却结构 16
一、转子
中压转子表面的冷却
蒸汽来源：用高压缸夹层冷却汽和中压平衡活塞持环处漏汽 混合后进行冷却，冷却后的温度在360℃～480℃之间。
不用围带、拉金连结的叶片
四、联轴器
• 联轴器又称为靠背轮。 • 作用：连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递转子上的扭矩。 • 分类：刚性联轴器、半挠性联轴器、挠性联轴器。
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四、联轴器
刚性联轴器
优点：刚性高，传递扭矩大；结构简单，尺寸小；减少了轴承 个数，缩短了机组长度，广泛应用于大功率汽轮机。
启动前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统 工作是否正常及主轴弯曲是否过大等，用来检查汽轮机是否具备正 常启动条件。
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五、盘车装置
盘车装置的分类 （1）按盘车转速高低分： • 低速盘车（3～5r/min）。低速盘车启动力矩小，冲击载荷小，
有利于延长部件的使用寿命。 • 高速盘车（40～70r/min）。高速盘车时，转子转速高，可以
第二节 汽轮机转动部分
汽轮机的转动部分包括叶栅、叶轮、主轴和联轴器以及 紧固件等旋转部分。
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第二节 汽轮机转动部分
一、转子
汽轮机的转动部分总称为转子，起着工质能量转换及 扭矩传递的作用。 工作时，转子除了要承受巨大的扭矩外，还要承受高 速旋转所产生的离心力引起的巨大应力、温度分布不均匀引 起的热应力及轴系振动所产生的动应力等，因此要求转子具 有很高的强度。 类型：
三、动叶片
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三、动叶片
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三、动叶片
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三、动叶片
（3）拉金连接方式
（a）分组连接拉金； （b）拱形围带和空心拉金； （c）组间连接拉金； （d）Z型拉金
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三、动叶片
叶片结构
成组叶片（叶片组）
用围带、拉金连在一起的数个叶 片
整圈连接叶片
用围带、拉金将全部叶片连结在 一起
单个叶片(自由叶片)
汽轮机启动过程中，为了使凝汽器内建立起一定的真空，需在 冲转前向轴封供汽，由此进入汽缸的蒸汽滞留在汽缸的上部，使汽 轮机上、下部分出现温差，若转子静止不动将向上弯曲，影响启动 工作的正常进行，甚至引起动、静部件摩擦。
停机时，汽轮机下缸比上缸冷却快，上、下部分之间也存在温 差，如果转子停下后静止，将使大轴弯曲，这种弯曲需要较长时间 才能消失，不利于汽轮机马上重新投入运行。
五、盘车装置
具有螺旋轴的电动盘车装置
电动机通过小齿轮和大齿轮、 啮合齿轮和盘车齿轮两次减速 后带动汽轮机主轴转动。
啮合齿轮的内表面铣有螺旋 齿与螺旋轴相啮合，并可沿螺 旋轴左右滑动。推动手柄可以 改变啮合齿轮在螺旋轴上的位 置，并控制盘车装置电动机行 程开关和润滑油门。
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五、盘车装置
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五、盘车装置
盘车装置的投入 将盘车装置控制开关投到“自动”位置，一但条件（转
速为零，轴承内顶轴油压）满足自动投入（注意过程：先供 油，后接通电源）。
盘车装置停运
改为手动，通过手柄人为退出，切断电源。
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四、联轴器 挠性联轴器
1、2-齿轮；3、4-螺帽； 5-套筒； 6、7-挡环；8-螺钉
齿轮式联轴器
1-主动轮；2-从动轮； 3-蛇行弹簧；4-外壳
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蛇行弹簧联轴器
五、盘车装置
在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备——被 称为盘车装置。
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五、盘车装置
盘车装置的作用
在汽轮机冲转前和停机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不 均而产生热弯曲。
由若干个实心叶轮和两个端轴焊接而成，具有启动热应力低， 锻件尺寸小便于冶炼，锻造和热处理的优点；
不存在松动，也没有中心孔； 强度高，刚性大，质量轻，结构紧凑； 可以做成转鼓结构用于反动式汽轮机；
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4、组合转子
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一、转子
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一、转子
汽轮机转子的冷却
冷却原因： 鼓形转子直径大，热阻也大； 进汽部分工作温度太高； 要降低金属蠕变速度； 减小热应力。
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一、转子
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一、转子
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3、焊接转子
焊接转子由若干个实心轮盘和两个端轴焊接而成
汽轮机转子为 高速旋转机械， 动平衡要求极 高，不仅对焊 缝质量要求极 为严格，同时 还要求严格控 制焊接变形和 焊接残余应力， 因而高难度的 焊接技术和复 杂的焊接工艺 限制了这种形 式转子的发展 和应用。
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焊接转子特点 应用：大多用于低压转子。
叶轮的结构
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二、叶轮
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二、叶轮
按轮面断面的型线，叶轮的结构：
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二、叶轮
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二、叶轮
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二、叶轮
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三、动叶片
叶片是汽轮机中数量和种类最多的零件（其加工量占整个汽 轮机加工量的30%～50%）；
由多个叶片组成的叶栅可以完成蒸汽的能量转换为转子的机 械能；
工作时，叶片不仅承受高速转动时离心力所产生的静应力和 汽流作用的动应力，还要承受高温、腐蚀和冲蚀作用；（受 力复杂、工作条件恶劣）
• 周向装配式叶根的缺点是当个别叶片损坏时，不 能单独拆换，而必须将部分或全部叶片拆下重装 。
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三、动叶片
3、叉型叶根
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三、动叶片
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三、动叶片
4、枞树型叶根
拆装容易，故被大功 率的调节级和末几级 采用。但由于其加工 面多，精度要求高， 所以受到限制。
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三、动叶片
3、叶顶
汽轮机的短叶片、中长叶片和长叶片通常在叶顶用围带连在 一起，构成叶片组。
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三、动叶片
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三、动叶片
2、菌型叶根
• 1-整体围带；2-铆钉；3-铆接围带；4-三菌型叶根；5-轮缘 29
三、动叶片
• T型和菌型叶根属于周向装配式叶根。这类叶根的 轮缘槽上开有一个或两个缺口，叶片就从这些缺 口一片片依次装入轮缘槽中。最后装在缺口处的 叶片叫做封口叶片，研配装入后用两个铆钉固定 在轮缘上。
缺点：传递振动和轴向位移，对转子找中心要求高。
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四、联轴器
半挠性联轴器
半挠性联轴器的两对轮之间通过一个波形套筒连接。 波形套筒在扭转方向是刚性的，在弯曲方向是挠性的。 波形套筒具有一定的弹性，故可吸收部分振动，并允许两 转子的中心有少许偏差，而这种偏差是汽轮机与发电机运 行时由于热膨胀不同可能出现的。 半挠性联轴器被广泛用来连接汽轮机转子和发电机转子。
叶片要有良好的型线（良好的流动性能）、足够的强度和完 善的振动特性，以使汽轮机安全经济运行。
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叶片的结构 （按叶型沿叶高变化规律分）
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三、动叶片
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三、动叶片
1、叶型
叶型是动叶片的基本部分，相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。
2、叶根
作用：叶根是将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分。 要求：它的结构应保证在任何运行条件下叶片都能牢固的固定 在叶轮或转鼓上，同时力求制造简单、装配方便。 分类：T型、叉型、枞树型、菌型
长叶片也可以通过叶型部分的拉金或者拉金与围带连接成组； 有的叶片围带和拉金都不用，成为自由叶片。
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（1）围带
• 作用：减小叶片工作的弯应力；增加叶片刚性以避开共 振；形成一个封闭的汽流通道，减小级内漏汽损失。
（a）、（b）整体围带；（c）铆接围带； （d）弹性拱形围带 35
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（2）拉金结构
• 作用：增加叶片的刚性，改善其振动性能。
• 结构：通常为6～12mm的实心或空心金属丝或金属管， 穿在叶型部分的拉金孔中。有的拉金与叶片焊接在一起， 称为焊接拉金；也有的不焊接，称为松装拉金或阻尼拉金 。
（a）实心焊接拉金；（b）实心松装拉金； （c）空心松装拉金；
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（d）剖分松装拉金；（e）Z型拉金
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一、转子
整煅转子缺点： 锻件尺寸大，工艺要求高； 转子各部分只能用同一种材料制造，材料的潜力得不到充 分利用； 转子只能集中在少数机床上加工，制造周期较长，任何部 位的缺陷都会影响到整个转子的质量。
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一、转子
2、套装转子 套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件是分别加工后热套在 阶梯形主轴上； 采用过盈配合，以防止离心力产生的松动现象，并用键传递扭 矩； 所有设备锻件小，质量易保证； 能够合理利用材料； 应用：中、低压转子。